CC BY
9
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 621.313
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-3-8
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ЭНЕРГОСИСТЕМ
В.М. Степанов, В.Ю. Непомнящий, С.В. Ершов, Г.Н. Акулинин
Развитие информационных технологий способствовало внедрению на предприятиях электроэнергетики огромного числа автоматизированных систем (далее - АС). В большинстве случаев такие системы предназначены для решения одной конкретной технологической задачи. Преобладающее число АС имели свою собственную информационную модель энергетической системы (далее - ЭС) или элементов, входящих в ее состав и, как правило, оригинальный формат хранения информации. При этом возникала необходимость конвертации информационных моделей разных АС, которая реализовывалась в индивидуальном порядке. Поэтому несмотря на схожесть данных об одном и том же оборудовании, информационные модели различных АС содержали абсолютно разное их представление, тем самым информационный обмен между ними был затруднителен. В статье показывается возможность использования информационной системы, имеющую общую структуру описания накопленной информации.
Ключевые слова: Информационная система, энергетическая система, режим работы, оптимизация.
При разработке системы управления режимами работы энергосистем - для повышения адекватности нужно учитывать ряд существенных особенностей оперативно-диспетчерского управления. Одна из главных их особенностей - существующая трехуровневая иерархическая структура оперативно-диспетчерского управления, которая включает в себя 49 региональных диспетчерских управлений (РДУ), обеспечивающих управление режимами работы территориальных энергосистем, 7 объединённых диспетчерских управлений (ОДУ), отвечающих за управление режимами объединённых энергосистем и главный диспетчерский центр (ГДЦ) Перечисленные объекты обеспечивают управление режимами Единой энергетической системы. ГДЦ отвечает за поддержание частоты в энергетическом объединении, в которое входят энергосистемы 12 государств. Адаптация информационной модели в трехуровневой иерархической структуре оперативно-диспетчерского управления представлена на рис. 1.
В рассмотренной структуре диспетчерского управления применяется технология информационного обмена между субъектами электроэнергетики и Системным оператором. В большинстве случаев, информация передаётся от субъекта электроэнергетики в РДУ, и далее поступает в ОДУ и ГДЦ. При этом структура модели определяется на уровне РДУ, где осуществляется решение задачи оперативно-диспетчерского управления одной или несколькими территориальными энергосистемами. Основное отличие конфигурации территориальных энергосистем состоит в наличии уникального оборудования, которое установлено в каждой из них. Таким образом каждое РДУ представляет собой центр, который характеризуется уникальными свойствами по вопросам моделирования объектов электроэнергетики и оборудования своей обслуживаемой зоны. Одной из главных особенностей структуры энергосистем является и расположение диспетчерских центров Системного оператора в 9 часовых поясах. Это влияет на оперативность своевременной актуализации информационной модели. Таким образом, при разработке системы управления режимными параметрами энергосистемы требуется с одной стороны
3
учитывать трехуровневую структуру оперативно-диспетчерского управления, а с другой сохранить целостность и непротиворечивость данных одновременно во всех диспетчерских центрах. При этом необходимо обеспечить возможность автономной работы каждого из них в аварийных ситуациях. Таким образом, при разработке системы управления режимными параметрами энергосистем каждое из подразделений ЕЭС России необходимо поделить между центрами, обладающих своими уникальными характеристиками - РДУ, которые получают от субъектов электроэнергетики информацию об изменениях режимных параметров территориальных энергосистем, осуществляют её первичную проверку, формируют новые режимные параметры и направляют его в ОДУ.
Внешняя электрическая сеть
РДУ - цангр компетенции для «своей » ЭС
Фрагмент |«Ж| информационной модели ОДУ (7)
Г_Э< Фрагмент кос информационной I модели РДУ (49|
Единая юо информационная 00 1 модель
Цель:
Обеспечение нечестна и целостности данных ЕИМ
Цель:
Обеспечение качестве и непротиворечивости объединенных данных ОДУ »РДУ
Цель:
Обеспечение качества исходных данных
Рис. 1. Адаптация информационной модели в трехуровневой иерархической структуре
оперативно-диспетчерского управления
В ОДУ выполняется объединение новых режимных параметров, полученных от РДУ, а также учитываются внешние воздействия, идущие от энергосистем стран ближнего зарубежья. Объединённые и скорректированные режимные параметры проверяются на взаимосогласованность и отправляются в ГДЦ, где осуществляется комплексный анализ полученных наборов изменений, включая проверку целостности и согласованности данных и происходит обновление информационной модели, которое распространяется во все диспетчерские центры. Алгоритм актуализации информационной модели проиллюстрирована на рис. 2.
Большой объём данных информационной модели накладывает особые требования к анализу и алгоритмам верификации предполагаемых изменений. В том случае, если на уровне РДУ количество изменений не превышает критический, при этом возможно осуществление детального анализа вносимых изменений, то на уровнях ОДУ и ГДЦ выполнение детального анализа уже будет затруднительным.
Чтобы решить задачу верификации режимных параметров необходимо разработать технологию комплексной проверки, которая должна включать в себя три основных этапа: общую проверку, формализованную проверку и технологическую проверку изменений.
Первый этап включает в себя общий анализ изменений, такой, например, как анализ количества и характера корректировок режимных параметров, анализ учета всех изменений величин режимных параметров, предусматриваемых для управления электроэнергетической системой.
Этап, представляющий собой формализованную проверку предполагает цикл автоматической проверки величин параметров с использованием заранее разработанных принципов выполнения проверки. Такие обобщенные правила проверки разрабатываются в ГДЦ и являются дополнением к системным правилам проверки и должны учитывать требования действующих стандартов и справочных данных, а также особенностей построения имитационной модели. На сегодняшний день разработано более 464 принципов поверки, каждое из которых осуществляет анализ одного или группы классов сразу по нескольким параметрам.
Анализ качества и целостности данных
гдц
Анализ качества и непротиворечивости данных ОДУ + РДУ
Корректировка (набор изменения)
ОДУ (7)
Корректировка (набор изменений У
91 41
Инициатива изменений
Анализ исходных
РДУ (49)
Информация от сетевых и генерирующих компаний
Рис.2. Алгоритм актуализации информационной модели
Последний этап комплексной проверки корректировки режимных параметров, представляет собой технологическую проверку. На данном этапе информационная модель с последними изменениями перенаправляется в технологические службы, где производится анализ влияния внесённых изменений на выполнение технологических задач, таких, например, как расчет параметров установившихся режимов и проведения оценки состояния энергосистем, а также интеграция с внешними информационными системами.
Подобная трёхэтапная технология проверки может быть использована на всех уровнях диспетчерского управления. Подобный подход позволяет обеспечить требуемое высокое качество данных информационной модели.
При разработке системы управления режимными параметрами энергосистем необходимо наличие не только актуальной информационной модели. Для решения многих задач требуется наличие информации о режимных параметрах энергосистемы в прошлом на основе анализа ретроспективных данных. Естественна и необходимость модели, которая учитывает изменения режимных параметров в перспективе. При этом, в процессе эксплуатации информационная модель может быть расширена и корректироваться, часть из которых может являться необходимой не только для актуальной, но и для ретроспективной или перспективной моделей. Таким образом, если планы по перспективному развитию энергосистемы могут быть пересмотрены, то при этом возникает необходимость внесения дополнительных изменений в перспективную модель.
Чтобы реализовать технологию версионности моделей, требуется разбиение временного интервала на выделенные периоды - выпуски, которые могут характеризовать ретроспективные, актуальную или перспективные модели, как представлено на рис. 3.
Основная Актуальная
модель модель
Рис. 3. Принцип версионности информационной модели
5
Подобные выпуски дают возможность как совместной, так и независимой актуализации, что обеспечивает гибкую технологию сопровождения информационной модели. Каждый выпуск имеет только одну основную модель, которая учитывает все необходимые изменения и используется для решения технологических задач. Основная модель актуального выпуска является актуальной информационной моделью.
Важным фактором в направлении стандартизации является определение порядка и методом присвоения глобального уникального идентификатора (тЯТО) объектам моделирования. Подобный идентификатор необходим, чтобы однозначно идентифицировать объект при реализации информационного обмена между предприятиями или несколькими АС одного предприятия. Тем не менее, пока нормативно не определено на каком этапе и кем будет присваиваться тЯТО.
[ ЛВ «СО ЕЭС» ) f ПАР 'Россстк* j Г ПАР .ФСК ЕЭС» ] ПЛО ■Русгясоо• | АО <ТИ ЕЭС»
Рис.4. Структура «Информационной модели электроэнергетики»
Другое направление исследований - это интеграция разрабатываемой системы, с единой информационной моделью ЕЭС России.
При разработке системы управления необходимо продумать связь с:
- автоматизированной системы планирования ремонтов, автоматизированной системы создания перечня объектов диспетчеризации, и их распределения по способу управления;
- программного комплекса «Заявки», которая обеспечивает автоматизацию процесса создания, анализа и обработки диспетчерских заявок;
- программного комплекса определения параметров установившихся режимов «RastrWin3».
В качестве примера в данном направлении можно привести создание оперативно информационного комплекса нового поколения (ОИК НП) на базе единой информационной модели ЕЭС России с требованиями, разработанные рабочей группой 2.24 Международного Совета по большим электрическим системам высокого напряжения (CIGRE - Conseil International des Grands Rëseaux Electriques) [11.
Еще одной из подобной систем является автоматизированная система производства переключений (АСПП), которая позволяет дистанционно выполнять переключения непосредственно из диспетчерского центра. АСПП представляет собой ключевое звено ОИК НП и использует данные единой информационной модели ЕЭС России. На данном этапе АСПП введена в эксплуатацию в 9 диспетчерских центрах, еще в 7 диспетчерских центрах АСПП находится в процессе внедрения. Дальнейшее направление развития исследований идет по пути интеграции информационной модели с программными комплексами, касающихся работы с РЗА.
Третье направление исследований - интеграция информационных моделей с информационными моделями режимных параметров энергосистем.
Учитывая вышесказанное, при создании моделей режимов работы энергосистемы подразумевается возможность передачи данных как в табличном формате, так и непосредственно в формате CIM.
Список литературы
1. Беляев Н.А., Богомолов Р.А. CIM в России: опыт АО «СО ЕЭС» по внедрению и сопровождению Единой информационной модели ЕЭС России в иерархической структуре диспетчерского управления, планы и перспективы. [Электронный ресурс] -URL: www.fondsmena.ru(дата обращения:10.08.2021).
Степанов Владимир Михайлович, д-р техн. наук, профессор, eists@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ершов Сергей Викторович, канд. техн. наук, доцент, erschov.serrg@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Непомнящий Валерий Юрьевич, руководитель отдела eists@rambler. ru, МРСК «Центра и Приволжья»,
Шарлай Александр Олегович, магистр eists@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFORMATION SUPPORT DURING THE DEVELOPMENT OF THE CONTROL SYSTEM FOR THE MODES OF OPERATION OF POWER SYSTEMS
V.M. Stepanov, V.Y. Nepomnyashchy, S.V. Ershov, G.N. Akulinin
The development of information technologies has contributed to the introduction of a huge number of automated systems (hereinafter - AS) at electric power enterprises. In most cases, such systems are designed to solve one specific technological problem. The predominant number of AS had their own information model of the energy system (hereinafter referred to as ES) or the elements that make up it and, as a rule, the original_ format_ for storing information. At the same time, there was a need to convert information models of different speakers, which was implemented individually. Therefore, despite the similarity of data on the same equipment, the information models of different speakers contained completely different representations of them, thus the information exchange between them was difficult. The article shows the possibility of using an information system that has a general structure ^for describing the accumulated information.
Key words: Information system, energy system, operating mode, optimization.
Stepanov Vladimir Michailovich, doctor of technical science, professor, eists@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Ershov Sergey Victorovich, candidate of technical science, docent, erschov.serrg@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Valery Yurievich Nepomnyashchy, head of the department eists@rambler.ru, MRSK of Centre and Volga Region,
Akulinin Gleb Nikolaevich, magister, eists@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
